ความเป็นไปได้ของชีวิตบนดาวศุกร์

 

      นักวิทยาศาสตร์อ้างในการศึกษาใหม่ว่าถ้ามีชีวิตอยู่บนดาวศุกร์ มันจะไม่เหมือนกับสิ่งมีชีวิตที่เราเคยพบบนโลก เมื่อปลายปี 2020 มีคำถามว่าดาวศุกร์อาจจะมีความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ผุดขึ้นมา ต้องขอบคุณการตรวจพบฟอสฟีน(phosphine) ในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ซึ่งนักวิทยาศาสตร์บางคนบอกว่าบอกจะเป็นหลักฐานของชีวสัญญาณ(biosignature)

     ในขณะที่ก็มีการโต้เถียงกันไปมาในหมู่นักวิจัยเกี่ยวข้องฟอสฟีนนี้ การค้นพบได้จุดประกายแนวคิดที่ว่าดาวศุกร์ซึ่งเป็นที่รู้จักในฐานะดาวเคราะห์ที่มีสภาพแวดล้อมราวกับนรกและเป็นพิษ ก็อาจจะสามารถค้ำจุนชีวิตได้ โดยบังเอิญที่นาซากำลังส่งปฏิบัติการใหม่เพื่อสำรวจดาวศุกร์ เป็นการย้อนกลับไปครั้งแรกในรอบหลายทศวรรษ ซึ่งน่าจะช่วยให้เรามีความเข้าใจที่ดีที่สุดเท่าที่ควรจะมีว่าพิภพที่แลดูโหดร้ายนี้จริงๆ แล้วอาจจะเอื้ออาศัยได้ หรือไม่

      การค้นพบในอนาคตเหล่านั้นยังคงรอไปอีกหลายปี อย่างไรก็ตาม การค้นพบทางวิทยาศาสตร์งานใหม่ที่เผยแพร่ได้บอกว่าบางทีเราคงไม่ต้องรอเจอสัญญาณสิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์เลย จากการวิเคราะห์ใหม่ที่นำโดย John Hallsworth นักจุลชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยควีนส์ เบลฟาสต์ ผู้เขียนนำรายงาน บอกว่าสภาพที่ไม่มีน้ำในเมฆของดาวศุกร์ ทำให้ชีวิตไม่อาจอยู่บนนั้นได้ หรืออย่างน้อย ก็ชีวิตในแบบที่เรารู้จัก คำอธิบายง่ายๆ ก็คือ ไม่มีน้ำมากพอให้สิ่งมีชีวิตใช้ทำงาน  

     การศึกษาใหม่พิจารณาการตรวจสอบข้อมูลที่มีอยู่แล้วจากช่วงปลายทศวรรษ 1970 และต้นทศวรรษ 1980 จากยาน 7 ลำของสหรัฐฯ และอดีตสหภาพโซเวียตที่บินผ่านทะลุชั้นบรรยากาศดาวศุกร์และเก็บข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิ, ความชื้น และความดันในเมฆกรดกำมะถันหนาที่ห่อหุ้มดาวเคราะห์ไว้ และปฏิบัติการยานโคจร(orbiter) อีก 1 ลำ จากค่าเหล่านั้นนักวิทยาศาสตร์ก็คำนวณสิ่งที่เรียกว่า กิจกรรมน้ำ(water activity) ซึ่งเป็นปัจจัยทางเทอร์โมไดนามิกที่เทียบเท่ากับ ความชื้นสัมพัทธ์(relative humidity) ในชั้นบรรยากาศ นักวิจัยได้พบว่าชั้นบรรยากาศดาวศุกร์นั้นแห้งเกินกว่าที่สิ่งมีชิวิตที่คล้ายกับที่พบบนโลกจะอยู่รอดได้ กิจกรรมน้ำเป็นการตรวจสอบในระดับตั้งแต่ศูนย์(ต่ำสุด) จนถึง หนึ่ง(สูงสุด หรือคือความชื้น 100%) ตราบเท่าที่นักวิทยาศาสตร์ทราบ การทำงานทางชีววิทยาในสิ่งมีชีวิตจะหยุดลงใต้ระดับกิจกรรมน้ำที่ 0.585 โดยมีสิ่งมีชีวิตที่ชอบความแห้งแล้ง(xerophiles) เป็นราพันธุ์อึด Aspergillus penicilliodes มีระดับขีดจำกัดที่ต่ำที่สุด โชคร้ายที่ เมฆแห้งแล้งของดาวศุกร์ซึ่งประกอบขึ้นด้วยหยดกรดกำมะถันขนาดเล็กเกือบทั้งหมด ไม่ได้ใกล้เคียงค่า 0.585 เลย โดยอยู่ที่ราว 0.004 เท่านั้น

ชั้นเมฆบนดาวศุกร์มีความชื้นต่ำเกินกว่าที่สิ่งมีชีวิตที่ทนทานที่สุดบนโลกจะใช้ชีวิตได้

     พูดอีกอย่างว่า ชั้นบรรยากาศดาวศุกร์นั้นแห้งแล้งกว่า ขีดจำกัดของชีวิตในทางทฤษฎีเกินร้อยเท่า หนึ่งร้อยเท่าใต้ระดับขีดจำกัด 0.585 ของสิ่งมีชีวิตที่ทนแล้งได้ดีที่สุด บนโลก จุลชีพสามารถอยู่รอดและขยายพันธุ์ในหยดน้ำจิ๋วในชั้นบรรยากาศได้เมื่ออุณหภูมิเอื้อ อย่างไรก็ตาม การค้นพบใหม่ทำให้โอกาสที่จะมีสิ่งมีชีวิตในเมฆดาวศุกร์นั้นเหลือแค่ศูนย์ Hallsworth กล่าวว่า ระบบสิ่งมีชีวิตซึ่งรวมถึงจุลชีพนั้นประกอบด้วยน้ำเป็นหลัก และในสภาพขาดน้ำ พวกมันก็จะอยู่นิ่งและไม่สามารถขยายพันธุ์ได้ Chris McKay นักดาราศาสตร์ชีววิทยาที่เอมส์ของนาซา หนึ่งในผู้เขียนร่วม กล่าวว่า การค้นพบจากการศึกษานี้เป็นที่แน่ชัดแล้ว ข้อสรุปของเรามีพื้นฐานโดยตรงมาจากการตรวจสอบค่า มันไม่ใช่แบบจำลอง ไม่ใช่การสันนิษฐาน ปฏิบัติการที่นาซาเพิ่งคัดเลือกให้บินไปดาวศุกร์ก็จะทำการตรวจสอบเดียวกันนี้(อุณหภูมิ ความดัน) อีกครั้ง และพวกมันก็จะมาถึงข้อสรุปเดียวกันนี้เพราะว่าดาวศุกร์ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงไปได้ในเวลาเพียงแค่นี้

     ในการตรวจสอบเดียวกัน เมฆในชั้นบรรยากาศดาวอังคารก็อาจจะแห้งเกินไปที่สิ่งมีชีวิตจะอยู่ได้ แม้ว่าระดับกิจกรรมน้ำจะอยู่ที่ 0.537 ซึ่งก็ต่ำกว่าระดับเอื้ออาศัยได้ไปเล็กน้อย ใกล้เคียงกับชั้นสตราโตสเฟียร์(stratosphere) ของโลก ในแง่ของกิจกรรมน้ำ เมฆของดาวพฤหัสฯ เองก็แสดงระดับกิจกรรมน้ำที่พอไหว ข้อมูลที่รวบรวมโดยยานกาลิเลโอที่ระดับความสูงระหว่าง 42 ถึง 68 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวบอกว่า ค่ากิจกรรมน้ำทอยู่ที่ 0.585 พอดี อุณหภูมิในพื้นที่เหล่านี้ก็ผ่านเกณฑ์พอดี(-40 องศาเซลเซียส)

     เมฆของดาวพฤหัสฯ ผ่านทั้งกิจกรรมน้ำและอุณหภูมิที่เอื้อต่อชีวิตแต่ก็ไม่ได้หมายความว่าพวกมันจะมีองค์ประกอบสำคัญทุกอย่างเพื่อให้ชีวิตพัฒนาและอยู่รอดได้ นักวิจัยบอกว่านี่ยังเป็นขั้นแรกสุดในการประเมินความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ของเมฆเท่านั้น ซึ่งองค์ประกอบเคมีอื่นๆ ในเมฆก็อาจส่งผลด้วยเช่นกัน คล้ายๆ กับในชั้นบรรยากาศโลกซึ่งมีกิจกรรมน้ำที่เหมาะสมสำหรับชีวิต แต่เฉพาะที่ชั้นโทรโพสเฟียร์(troposphere) ส่วนล่างเท่านั้น โดยโทรโพสเฟียร์ส่วนบนและ มีโซสเฟียร์(mesosphere) นั้นก็แห้งเกินกว่าจะเอื้ออาศัยได้

      สำหรับดาวเคราะห์อื่นๆ ในระบบสุริยะ ซึ่งรวมถึงดาวเสาร์, ยูเรนัส และเนปจูน ในขณะนี้ยังไม่มีข้อมูลชั้นบรรยากาศของพวกมันมากเพียงพอที่จะทำการวิเคราะห์ลักษณะนี้ได้ แม้ว่าสิ่งนี้อาจจะเปลี่ยนแปลงในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ กำลังจะถูกส่งออกไปทำงาน

     แน่นอนว่า แค่เพราะชั้นบรรยากาศดาวศุกร์และดาวอังคารแห้งแล้งเกินกว่าขีดจำกัดความสามารถในการเอื้ออาศัยที่พบในสิ่งมีชีวิตสุดขั้ว(extremophiles) บนโลก แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าสิ่งมีชีวิตบนสถานที่เหล่านี้จะเป็นไปไม่ได้โดยสิ้นเชิง ก็เพียงแค่มันอาจจะแตกต่างอย่างมากมายกับสิ่งมีชีวิตใดๆ ที่เรารู้จักเท่านั้นเอง อ้างอิงจากการศึกษาปัจจุบันนี้ เราคงต้องจินตนาการถึงสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่เพื่อที่จะหาคำอธิบายที่สมเหตุสมผลเกี่ยวกับชีวิตในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ การค้นพบนี้เผยแพร่ใน Nature Astronomy เผยแพร่วันที่ 28 มิถุนายน

      นอกจากนี้ งานวิจัยใหม่ล่าสุดจากมหาวิทยาลัยคอร์เนลได้บอกว่าร่องรอยฟอสฟีนเล็กน้อยในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์นั้นมาจากกิจกรรมภูเขาไฟ เมื่อเดือนกันยายน ปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์บอกว่าได้พบฟอสฟีนในปริมาณน้อยนิดในชั้นบรรยากาศส่วนบน การค้นพบนี้เป็นความเป็นไปได้น้อยๆ ที่ฟอสฟีนจะเป็นชีวสัญญาณ แต่นักวิทยาศาสตร์คอร์เนลบอกว่า ร่องรอยฟอสฟีนนี้สนับสนุนการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญอีกด้าน คือ ร่องรอยทางธรณีวิทยา แสดงหลักฐานกิจกรรมภูเขาไฟโดยเฉพาะแบบระเบิด บนดาวศุกร์

ภาพเรดาร์จากปฏิบัติการมาเจลลันแสดงภูมิประเทศและกระแสวัสดุสารสว่าง การวิจัยใหม่บอกว่าดาวศุกร์อาจจะยังมีกิจกรรมภูเขาไฟอยู่ หรือภูเขาลักษณะนี้จะเป็นภูเขาไฟที่มีกิจกรรมเมื่อไม่นานนี้

     Jonathan Lunine ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์กายภาพ และประธานแผนกดาราศาสตร์ที่คอร์เนล กล่าวว่า ฟอสฟีไม่ได้บอกเราเกี่ยวกับชีววิทยาบนดาวศุกร์ แต่มันกำลังบอกเราเกี่ยวกับธรณีวิทยา หลักฐานชี้ว่าดาวเคราะห์มีกิจกรรมการระเบิดภูเขาไฟที่คุกรุ่นในปัจจุบัน หรือในอดีตเมื่อเร็วๆ นี้เอง Lunine และ Ngoc Truong ว่าที่นักวิจัยปริญญาเอกสาขาธรณีวิทยา ผู้เขียนการศึกษา “Volcanically Extruded Phosphides as an Abiotic Source of Venusian Phosphine” เผยแพร่วันที่ 12 กรกฎาคมใน Proceedings of the National Academy of Sciences

     Truong และ Lunine บอกว่ากิจกรรมภูเขาไฟเป็นตัวสร้างฟอสฟีนขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศส่วนบนของดาวศุกร์หลังจากที่ได้ตรวจสอบการสำรวจจากภาคพื้นดินโดยกล้องโทรทรรศน์ความยาวคลื่นเสี้ยวมิลลิเมตร เจมส์เคิร์กแมกซ์เวลล์ บนยอดเมานาคี ฮาวาย และเครือข่าย ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ในชิลี ซึ่งเป็นอุปกรณ์สองชนิดที่ใช้ในการประกาศการค้นพบฟอสฟีนครั้งแรก ในระดับประมาณ 20 ส่วนในหนึ่งพันล้านส่วน(ppb) แม้ต่อมาจะมีความผิดพลาดในการประมวลข้อมูลจาก ALMA ซึ่งให้ระดับฟอสฟีนต่ำลงไปอีก ในระดับเฉลี่ย 1 ถึง 4 ppb โดยบางตำแหน่งอาจจะสูงถึง 5 หรือ 10 ppb ได้

     ถ้าดาวศุกร์มีฟอสไฟด์(phosphide) ซึ่งเป็นฟอสฟอรัสรูปแบบหนึ่งที่มีอยู่ในชั้นแมนเทิล(mantle) ส่วนลึกในดาวเคราะห์ และถ้ามันถูกนำขึ้นสู่พื้นผิวในการระเบิดภูเขาไฟ ก็จะถูกผลักสู่ชั้นบรรยากาศ ฟอสไฟด์จะทำปฏิกิริยากับกรดกำมะถันในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ก่อตัวฟอสฟีนขึ้นได้ Truong กล่าว แบบจำลองของทั้งคู่บอกว่ากำลังมีกิจกรรมภูเขาไฟเกิดขึ้น Lunine บอก ในขณะที่ภาพเรดาร์จากยานมาเจลลันในทศวรรษ 1990 ก็แสดงถึงรายละเอียดทางธรณีวิทยาบางส่วนที่น่าจะสนับสนุนแนวคิดนี้

ซ้าย การตรวจสอบสเปคตรัมดาวศุกร์จากบนโลกโดยกล้องโทรทรรศน์เจมส์เคิร์ก แมกซ์เวลล์(JCMT) แสดงร่องรอยการดูดกลืนคลื่นที่จำเพาะซึ่งนักวิทยาศาสตร์แปลผลว่าเกิดจากฟอสฟีน อย่างไรก็ตาม กระบวนการแปรผลข้อมูลค่อนข้างซับซ้อนเมื่ออาจมีสารประกอบอื่นๆ ในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์และชั้นบรรยากาศโลก ที่ให้ผลการดูดกลืนคลื่นที่คล้ายๆ กัน หลังจากหลายทีมได้ประมวลผลข้อมูลเดียวกันนี้ใหม่(ขวา) ไม่มีการตรวจจับฟอสฟีนอย่างมีนัยสำคัญ

     ในปี 1978 ปฏิบัติการไพโอเนียร์ของนาซาซึ่งไปโคจรรอบดาวศุกร์ นักวิทยาศาสตร์ได้พบกำมะถันไดออกไซด์จำนวนมากในชั้นบรรยากาศส่วนบนของดาวศุกร์ ซึ่งบอกใบ้ถึงกิจกรรมภูเขาไฟ Truong กล่าว คล้ายกับปริมาณที่พบในการปะทุภูเขาไฟกรากาตัวที่อินโดนีเซียของโลกเมื่อปี 1883 แต่เขากล่าวว่า การยืนยันกิจกรรมภูเขาไฟบนดาวศุกร์ผ่านก๊าซฟอสฟีนนั้นเป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงโดยสิ้นเชิง

แหล่งข่าว sciencealert.com : life on Venus would have to be a “new type of organism”, astronomers now claim  
               space.com : no hope for life in Venus clouds, but maybe on Jupiter, study suggests
                iflscience.com : life more likely to exist in the clouds of Jupiter than Venus
                phys.org : new research suggests explosive volcanic activity on Venus
                sciencealert.com : that scandalous phosphine on Venus really could come from volcanoes, say new study